66.

Na symbolu diody prostowniczej oraz diody stabilizacyjnej spolaryzuj diodę napięciem tak by możliwe było jej wykorzystanie w układzie prostownika czy też układzie stabilizatora szeregowego. Narysuj

charakterystyki I-U tych elementów półprzewodnikowych przy tych polaryzacjach.

dioda stabilizacyjna

dioda prostownicza

Charakterystyka diody Zenera (stabilizacyjnej)

67.

Z czego wynika występowanie w złączu p–n rezystancji szeregowej i równoległej?

Przedstaw sposób jej wyznaczania z charakterystyki I = f(U) złącza rzeczywistego.

Rezystancja szeregowa Rs– dodatkowa rezystancja połączona szeregowo z diodą idealną, uwzględniająca między innymi rezystancje obszarów półprzewodnika, rezystancje doprowadzeń, itd.

Rezystancja równoległa Rr – rezystancja połączona równolegle z diodą idealną, wynikająca z istnienia upływów po powierzchni diody i, upływów wynikających z istnienia uszkodzeń powierzchni półprzewodników.

Na rysunku 5 przedstawiono charakterystykę diody rzeczywistej narysowaną w pół logarytmicznym układzie współrzędnych. Charakterystyka diody rzeczywistej wykazuje odchylenie od linii prostej dla dużej wartości natężenia prądu (występuje zauważalny spadek napięcia na rezystancji szeregowej), oraz dla niewielkiej wartości natężenia prądu (przez rezystancję równoległą płynie prąd porównywalny z prądem płynącym przez diodę). Sposób obliczenia obu wartości rezystancji przedstawiono na rysunku 5.

68.

Określ warunki, w jakich występuje zjawisko przebicia Zenera.

Zilustruj na modelu pasmowym mechanizm tego zjawiska. Podaj praktyczny sposób wykorzystania tego zjawiska.

Zjawisko Zenera występuje w silnie domieszkowanych złączach p-n spolaryzowanych zaporowo. Objawia się gwałtownym wzrostem prądu (tzw. prądem Zenera) gdy napięcie polaryzujące przekroczy pewną charakterystyczną dla danego złącza wartość zwaną napięciem Zenera. Zjawisko Zenera jest również nazywane przebiciem Zenera.

W silnie domieszkowanym złączu p-n szerokość obszaru ładunku przestrzennego jest niewielka. Jeśli napięcie polaryzacji wstecznej takiego złącza będzie większe od napięcia Zenera, to górna krawędź pasma walencyjnego obszaru typu P znajdzie się wyżej niż dolna krawędź pasma przewodzenia obszaru typu N. Dlatego jeśli elektron znajdujący się w paśmie walencyjnym w obszarze typu P przejdzie przez obszar ładunku przestrzennego do obszaru typu N, to bez zmiany energii stanie się tam swobodnym nośnikiem – elektronem znajdującym się w paśmie przewodzenia półprzewodnika typu N. Takie przejście nazywane jest przejściem tunelowym.

Pojawienie się tych swobodnych nośników w obszarze N powoduje zwiększenie prądu płynącego w obwodzie. Nawet niewielki wzrost napięcia polaryzującego (przekraczającego napięcie Zenera) daje bardzo duży przyrost prądu.

Zjawisko Zenera występuje dla napięć polaryzujących nie większych niż 5-6V.

Odkryte w 1934 przez fizyka amerykańskiego C. Zenera, wykorzystane m.in. w diodzie Zenera.